Что такое ОЗУ и для чего оно нужно
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — это высокоскоростная память компьютера, которая напрямую связана с центральным процессором. Его основное назначение — временное хранение данных и команд выполняемых в данный момент программ для их быстрой обработки. В отличие от постоянной памяти (например, жесткого диска), ОЗУ обеспечивает многократно более высокую скорость обмена информацией, что критически важно для производительности всей системы.
Два основных типа оперативной памяти
Все оперативные запоминающие устройства делятся на два фундаментальных типа: статические (SRAM) и динамические (DRAM). Они различаются по принципу хранения информации, быстродействию, стоимости и областям применения.
Статическая оперативная память (SRAM)
Этот тип памяти построен на основе триггеров — электронных схем, которые могут находиться в одном из двух устойчивых состояний, что и позволяет хранить бит информации. Работа с ячейкой статической памяти происходит в несколько этапов:
1. Установка режима. Сначала задается операция, которую необходимо выполнить: запись данных или их чтение.
2. Подготовка данных. Если выбран режим записи, то нужная информация подается на входную шину данных.
3. Адресация и выполнение операции. Одновременно с данными подается адрес конкретной ячейки памяти. Этот адрес расшифровывается специальной схемой — дешифратором. В результате выбирается одна-единственная ячейка, в которую через блок усилителей записывается информация (при записи) или из которой данные считываются (при чтении).
Главные преимущества SRAM — очень высокая скорость и отсутствие необходимости в постоянном обновлении данных. Однако из-за сложности схемы (один триггер состоит из нескольких транзисторов) такая память имеет высокую стоимость и меньшую плотность размещения данных на кристалле. Поэтому статическая память чаще всего используется для создания быстрой кэш-памяти внутри процессоров и в составе многокорпусных запоминающих устройств, где скорость является приоритетом.
Динамическая оперативная память (DRAM)
Принцип работы динамической памяти кардинально иной. Здесь информация хранится не в триггере, а в виде электрического заряда на миниатюрном конденсаторе, входящем в состав ячейки памяти. Наличие заряда может означать логическую единицу, а его отсутствие — ноль.
Ключевая особенность DRAM — необходимость периодического обновления (регенерации) заряда на конденсаторах, так как он со временем утекает через паразитные сопротивления. Именно поэтому память называется «динамической».
Современные запоминающие устройства типа DRAM строятся на основе однотранзисторных ячеек. Такая конструкция, где один транзистор управляет доступом к конденсатору, позволила достичь огромной информационной емкости при относительно низкой стоимости производства. Кроме того, динамическая память потребляет меньше энергии на хранение одного бита данных по сравнению со статической. Благодаря этому компромиссу между стоимостью, плотностью и скоростью, DRAM стала основным типом оперативной памяти в персональных компьютерах, серверах и другой вычислительной технике.